一种永磁电机用永磁材料及其制备方法 |
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申请号 | CN201710609863.2 | 申请日 | 2017-07-25 | 公开(公告)号 | CN107425614A | 公开(公告)日 | 2017-12-01 |
申请人 | 合肥欧仕嘉机电设备有限公司; | 发明人 | 孔令翠; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种永磁 电机 用永磁材料及其制备方法,含有如下重量百分比的成分:Pr-Nd 25.64~30.85%,B 0.85~1.57%,Ga 0.6~1.2%,Sn 0.2~0.6%,Si 0.2~0.8%,P 0.2~0.6%,Nd 12~18%,Y 1~4%,La 4.2~6.5%,Ce 6.2~8.0%,Pd 0.12~0.20%,Sm 0.3~0.6%,B 1~5%,Co 0.36~0.65%,Mn 0.01~0.04%,Mo 0.01~0.04%,重稀土元素0.42~0.68%,余量为Fe和不可避免的杂质。本发明配方合理,有效提高了永磁电机的机械性能,延长了永磁电机的使用寿命。 | ||||||
权利要求 | 1.一种永磁电机用永磁材料,其特征在于,所述永磁材料含有如下重量百分比的成分: |
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说明书全文 | 一种永磁电机用永磁材料及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及永磁材料技术领域,具体涉及一种永磁电机用永磁材料及其制备方法。 背景技术[0002] 所谓永磁体的耐热性是特指其磁性能不因温度的升高而劣化。在接近机器发热源的设备上使用钕铁硼磁体,要求随使用温度升高而磁性能不恶化,即剩磁Br不恶化,但在磁体使用温度达200℃附近的场合,则只有使用Sm-Co磁体,通常烧结钕铁硼类磁体不能在这样的高温下使用,其居里温度只有320℃左右,且温度系数较大。随着稀土磁体应用范围的不断扩大,如汽车启动电机、马达类产品及集成化CO-ROM对烧结钕铁硼需求范围的扩大,在目前小型化设备下,对高温下磁体的性能提出了更高的要求。 发明内容[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种永磁电机用永磁材料及其制备方法,该永磁材料配方合理,具有较高的剩余磁极化强度、高密度和高磁能积,制备工艺简单,操作方便,有效提高了永磁电机的机械性能,延长了永磁电机的使用寿命。 [0004] 本发明解决技术问题采用如下技术方案:一种永磁电机用永磁材料,所述永磁材料含有如下重量百分比的成分:Pr-Nd 25.64~ 30.85%,B 0.85~1.57%,Ga 0.6~1.2%,Sn 0.2~0.6%,Si 0.2~0.8%,P 0.2~ 0.6%,Nd 12~18%,Y 1~4%,La 4.2~6.5%,Ce 6.2~8.0%,Pd 0.12~0.20%,Sm 0.3~ 0.6%,B 1~5%,Co 0.36~0.65%,Mn 0.01~0.04%,Mo 0.01~0.04%,重稀土元素0.42~ 0.68%,余量为Fe和不可避免的杂质。 [0005] 优选地,所述永磁材料含有如下重量百分比的成分:Pr-Nd 28.54%,B 1.27%,Ga 0.8%,Sn 0.3%,Si 0.5%,P 0.3%,Nd 15%,Y 2%,La 5.4%,Ce 6.7%,Pd 0.15%,Sm 0.5%,B 2%,Co 0.46%,Mn 0.02%,Mo 0.03%,重稀土元素0.48%,余量为Fe和不可避免的杂质。 [0006] 优选地,所述重稀土元素包括Er、Ho、Lu,Lu的添加量为Ho的5~10%。 [0007] 上述永磁电机用永磁材料的制备方法,包括以下步骤:(1)混料:将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料; (2)合金熔炼:将混料投入高频感应炉中,在真空状态1100~1200℃的条件下熔炼,然后升温至1300~1350℃保温精炼10~20min,待温度降低至1200~1250℃时,浇入模具中,得到合金坯料; (3)磁粉制备:将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀,破碎为尺寸小于10mm的破碎料,去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨,得到磁粉; (4)取向成型:将磁粉通入强度1.5~2.0T的均衡磁场中取向,并压制成型,再通入200~250MPa高压下冷等静压,得到毛胚; (5)热变形成型:将毛坯放入模具中,在惰性气氛中加热到800~900℃,施加50~80MPa的压力,使毛坯产生50~80%的变形,得到热变形磁体; (6)时效处理,将变形磁体在820~850℃保温8~10小时,再以3~5℃/min程序降温至 380℃,保温3~5小时,风冷至室温,得到该永磁材料。 [0008] 优选地,所述步骤(2)真空状态的真空度为0.05~0.08Pa。 [0009] 优选地,所述步骤(2)模具选自水冷铜模。 [0011] 优选地,所述步骤(6)风冷压力为10~20MPa,风冷降温速率为20~30℃/min。 [0012] 与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:(1)本发明的永磁电机用永磁材料,配方合理,具有较高的剩余磁极化强度、高密度和高磁能积,制备工艺简单,操作方便,有效提高了永磁电机的机械性能,延长了永磁电机的使用寿命。 [0013] (2)本发明的永磁电机用永磁材料,以Pr-Nd合金为主要成分,镨钕合金是生产高性能钕铁硼永磁材料的主要原料,成本占比小,在通过添加B、Ga、Sn、Si、P、Nd、Y、La、Ce、Pd、Sm、B、Co、Mn、Mo、Fe、重稀土元素等多种金属和非金属元素,经过熔炼、磁粉制备、取向成型、热变形成型、时效处理工艺,可以将铁基永磁粉末颗粒彼此隔开,不仅能够有效抑制晶粒长大粗化,净化晶界,还能大幅提高材料的致密度,制备出高性能的永磁材料,在不添加多余重金属元素的条件下,获得性价比更高的材料。 具体实施方式[0014] 以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。 [0015] 实施例1一种永磁电机用永磁材料,所述永磁材料含有如下重量百分比的成分:Pr-Nd 28.54%,B 1.27%,Ga 0.8%,Sn 0.3%,Si 0.5%,P 0.3%,Nd 15%,Y 2%,La 5.4%,Ce 6.7%,Pd 0.15%,Sm 0.5%,B 2%,Co 0.46%,Mn 0.02%,Mo 0.03%,重稀土元素0.48%,余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu,Lu的添加量为Ho的6%。 [0016] 上述永磁电机用永磁材料的制备方法,包括以下步骤:(1)混料:将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。 [0017] (2)合金熔炼:将混料投入高频感应炉中,在真空度为0.05Pa的真空状态1200℃的条件下熔炼,然后升温至1350℃保温精炼10min,待温度降低至1250℃时,浇入水冷铜模中,得到合金坯料。 [0018] (3)磁粉制备:将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀,破碎为尺寸小于10mm的破碎料,去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨,得到磁粉。其中,超高压水刀的压力为260MPa,切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。 [0020] (5)热变形成型:将毛坯放入模具中,在惰性气氛中加热到900℃,施加50MPa的压力,使毛坯产生50~80%的变形,得到热变形磁体。 [0021] (6)时效处理,将变形磁体在820℃保温10小时,再以5℃/min程序降温至380℃,保温3小时,风冷至室温,得到该永磁材料。其中,风冷压力为15MPa,风冷降温速率为20~30℃/min。 [0022] 实施例2一种永磁电机用永磁材料,所述永磁材料含有如下重量百分比的成分:Pr-Nd 28.65%,B 1.35%,Ga 0.9%,Sn 0.5%,Si 0.6%,P 0.3%,Nd 15%,Y 2%,La 5.6%,Ce 6.5%,Pd 0.15%,Sm 0.5%,B 2%,Co 0.42%,Mn 0.01%,Mo 0.01%,重稀土元素0.52%,余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu,Lu的添加量为Ho的7%。 [0023] 上述永磁电机用永磁材料的制备方法,包括以下步骤:(1)混料:将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。 [0024] (2)合金熔炼:将混料投入高频感应炉中,在真空度为0.06Pa的真空状态1140℃的条件下熔炼,然后升温至1320℃保温精炼15min,待温度降低至1230℃时,浇入水冷铜模中,得到合金坯料。 [0025] (3)磁粉制备:将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀,破碎为尺寸小于10mm的破碎料,去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨,得到磁粉。其中,超高压水刀的压力为260MPa,切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。 [0026] (4)取向成型:将磁粉通入强度2.0T的均衡磁场中取向,并压制成型,再通入240MPa高压下冷等静压,得到毛胚。 [0027] (5)热变形成型:将毛坯放入模具中,在惰性气氛中加热到880℃,施加60MPa的压力,使毛坯产生50~80%的变形,得到热变形磁体。 [0028] (6)时效处理,将变形磁体在850℃保温8小时,再以5℃/min程序降温至380℃,保温5小时,风冷至室温,得到该永磁材料。其中,风冷压力为18MPa,风冷降温速率为20~30℃/min。 [0029] 实施例3一种永磁电机用永磁材料,所述永磁材料含有如下重量百分比的成分:Pr-Nd 27.25%,B 0.95%,Ga 0.9%,Sn 0.5%,Si 0.3%,P 0.5%,Nd 16%,Y 3%,La 5.1%,Ce 7.2%,Pd 0.17%,Sm 0.3%,B 2%,Co 0.55%,Mn 0.02%,Mo 0.03%,重稀土元素0.47%,余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu,Lu的添加量为Ho的8%。 [0030] 上述永磁电机用永磁材料的制备方法,包括以下步骤:(1)混料:将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。 [0031] (2)合金熔炼:将混料投入高频感应炉中,在真空度为0.07Pa的真空状态1160℃的条件下熔炼,然后升温至1330℃保温精炼15min,待温度降低至1220℃时,浇入水冷铜模中,得到合金坯料。 [0032] (3)磁粉制备:将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀,破碎为尺寸小于10mm的破碎料,去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨,得到磁粉。其中,超高压水刀的压力为280MPa,切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。 [0033] (4)取向成型:将磁粉通入强度1.7T的均衡磁场中取向,并压制成型,再通入230MPa高压下冷等静压,得到毛胚。 [0034] (5)热变形成型:将毛坯放入模具中,在惰性气氛中加热到860℃,施加70MPa的压力,使毛坯产生50~80%的变形,得到热变形磁体。 [0035] (6)时效处理,将变形磁体在850℃保温8小时,再以4℃/min程序降温至380℃,保温4小时,风冷至室温,得到该永磁材料。其中,风冷压力为16MPa,风冷降温速率为20~30℃/min。 [0036] 实施例4一种永磁电机用永磁材料,所述永磁材料含有如下重量百分比的成分:Pr-Nd 29.87%,B 1.54%,Ga 0.7%,Sn 0.5%,Si 0.7%,P 0.5%,Nd 16%,Y 4%,La 6.2%,Ce 7.6%,Pd 0.15%,Sm 0.6%,B 5%,Co 0.55%,Mn 0.04%,Mo 0.04%,重稀土元素0.66%,余量为Fe和不可避免的杂质。重稀土元素包括Er、Ho、Lu,Lu的添加量为Ho的10%。 [0037] 上述永磁电机用永磁材料的制备方法,包括以下步骤:(1)混料:将上述各元素按照重量百分比混合配制成混料。 [0038] (2)合金熔炼:将混料投入高频感应炉中,在真空度为0.08Pa的真空状态1200℃的条件下熔炼,然后升温至1350℃保温精炼20min,待温度降低至1250℃时,浇入水冷铜模中,得到合金坯料。 [0039] (3)磁粉制备:将合金坯料在惰性环境下经过无磨料超高压水刀,破碎为尺寸小于10mm的破碎料,去离子水多次淋洗后进行氢破碎和球磨,得到磁粉。其中,超高压水刀的压力为300MPa,切割水选用硫酸钾低温冷冻饱和溶液。 [0040] (4)取向成型:将磁粉通入强度2.0T的均衡磁场中取向,并压制成型,再通入250MPa高压下冷等静压,得到毛胚。 [0041] (5)热变形成型:将毛坯放入模具中,在惰性气氛中加热到900℃,施加50MPa的压力,使毛坯产生50~80%的变形,得到热变形磁体。 [0042] (6)时效处理,将变形磁体在850℃保温10小时,再以5℃/min程序降温至380℃,保温3小时,风冷至室温,得到该永磁材料。其中,风冷压力为20MPa,风冷降温速率为20~30℃/min。 [0043] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |